專利名稱：在拉力下對(duì)脊柱進(jìn)行差異性重新對(duì)準(zhǔn)的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將拉力應(yīng)用至患者的脊柱以對(duì)脊柱疾病進(jìn)行治療的系統(tǒng)。本發(fā)明尤其涉及一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)在治療過程中在拉力下使治療角度振蕩而不改變預(yù)期拉力，對(duì)特定脊柱進(jìn)行差異性重新對(duì)準(zhǔn)(DRV)，其目的是進(jìn)一步放松脊柱椎旁肌肉，增加椎間盤回納，并且刺激關(guān)節(jié)軟骨(例如，小面關(guān)節(jié)軟骨)，作為一種促進(jìn)連續(xù)被動(dòng)運(yùn)動(dòng)(CPM)益處的手段。
背景技術(shù)：
理療師利用脊柱減壓治療來治療各種脊柱疾病，包括椎間盤突出、退變性椎間盤疾病、坐骨神經(jīng)痛、后小面關(guān)節(jié)綜合癥以及手術(shù)后疼痛。減壓治療源自于傳統(tǒng)的基于牽引的治療，牽引治療通過外力(例如理療師用手或者通過自動(dòng)過程)將脊柱置于拉力狀態(tài)中。代表性地，在傳統(tǒng)的基于牽引的治療期間，脊柱處于連續(xù)的拉力狀態(tài)。減壓治療與傳統(tǒng)牽引治療的不同之處在于，拉力以特定的角度應(yīng)用至脊柱。而且，在減壓治療期間，在整個(gè)治療周期中應(yīng)用各種拉力或者循環(huán)使用各種拉力，從而使得脊柱椎旁肌肉放松和疲勞，允許椎間盤分離。這些功能提供了拉力的不同級(jí)別之間的平滑過渡。在傳統(tǒng)牽引或者減壓治療中，脊柱拉力都保持30分鐘或更長(zhǎng)·的周期。由于脊柱置于拉力狀態(tài)中，所以脊柱椎骨分離，以便允許椎間盤重新對(duì)準(zhǔn)至其適當(dāng)位置中。這種作用使得椎間盤突出能夠有時(shí)間在非負(fù)荷狀態(tài)中治愈。此外，富有營(yíng)養(yǎng)的脊髓液(髓核)通過由椎骨的分離產(chǎn)生的負(fù)壓而被引至拉力的位置。脊柱椎旁肌肉通過與外力相對(duì)抗進(jìn)行拉緊而不自覺地參與脊柱的“拉伸”反應(yīng)。而且，有知覺的人(患者)可能會(huì)不自覺地和/或下意識(shí)地收縮脊柱肌肉，作為對(duì)拉力的對(duì)抗反應(yīng)。上述患者反應(yīng)的其中之一或二者都降低了脊柱牽弓I或脊柱減壓治療的有效性。普通脊柱減壓治療系統(tǒng)的一個(gè)例子利用了經(jīng)由患者接口設(shè)備(例如拉力帶和/或患者固定帶)連接至患者的非反饋提供拉力產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)器(電動(dòng)驅(qū)動(dòng)、氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)、磁力驅(qū)動(dòng)、液壓驅(qū)動(dòng)或化學(xué)能驅(qū)動(dòng)的任意類型)?；颊哐雠P在治療床體上，頭部位于產(chǎn)生拉力源的遠(yuǎn)端?；颊呱仙砉潭◣⒒颊呱仙砭o固至床的遠(yuǎn)端部(床的該端部離產(chǎn)生拉力的源最遠(yuǎn))。下身固定帶圍繞腰部進(jìn)行緊固，并且用作連接拉力帶的點(diǎn)。拉力產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)器輸出增大或減小以在帶連附至患者的點(diǎn)產(chǎn)生合成拉力改變。利用線性驅(qū)動(dòng)器(電動(dòng)驅(qū)動(dòng)、氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)、磁力驅(qū)動(dòng)、液壓驅(qū)動(dòng)或化學(xué)驅(qū)動(dòng)器的任意類型)從而相對(duì)于連附至患者的位置升高和降低拉力帶拉動(dòng)的點(diǎn)(治療定位器)，從而調(diào)節(jié)應(yīng)用的拉力的角度。系統(tǒng)還包括拉力測(cè)量裝置(例如，測(cè)力傳感器)，其與拉力產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)器和患者共線連接，從而將拉力信息傳達(dá)至拉力產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)器控制裝置(例如計(jì)算機(jī))。系統(tǒng)作為受控反饋環(huán)路進(jìn)行操作，從而能夠?qū)㈩A(yù)期的拉力曲線應(yīng)用至患者，并且能夠通過計(jì)算機(jī)對(duì)實(shí)際應(yīng)用的力進(jìn)行驗(yàn)證。但是在上述的例子中，相對(duì)于連附至患者的位置的拉力帶拉動(dòng)的點(diǎn)在拉力作用的過程中是固定的。由于拉動(dòng)的方向是既不平行于患者的脊柱也不垂直于患者的脊柱，并且由于患者仰臥(在本例中)其頭部位于應(yīng)用的拉力源的遠(yuǎn)端，所以應(yīng)用的拉力能夠被建模為兩個(gè)力向量，一個(gè)力向量與患者的脊柱共線并且遠(yuǎn)離頭部，另一個(gè)力向量垂直于患者的脊柱。在患者俯臥的情況下，應(yīng)用的拉力合力的水平分量的方向?qū)⒈３窒嗤?，然而?yīng)用的拉力合力的垂直分量的方向?qū)㈩嵉埂?br> 脊柱減壓的一個(gè)定義性特性是，拉力以一定角度應(yīng)用，并且特定角度(所述角度對(duì)于每個(gè)裝置的設(shè)計(jì)而言是特定的)影響特定的椎間盤位置。通過調(diào)節(jié)應(yīng)用的拉力的角度而對(duì)脊柱中脊柱伸長(zhǎng)的位置進(jìn)行定位的能力使得專業(yè)醫(yī)師能夠治療特定位置損傷，例如脊柱椎間盤突出。實(shí)際上，對(duì)脊柱伸長(zhǎng)的位置進(jìn)行定位使得每個(gè)治療階節(jié)段的治療益處最大化。牽引(其中力主要與脊柱共線應(yīng)用)并不試圖使得特定的椎間盤位置處的脊柱伸長(zhǎng)最大化。拉力施加的不同角度相對(duì)影響的不同椎間隙，在上文中描述的現(xiàn)有設(shè)備提供了大概的指導(dǎo)參考。這些角度可通過很多方式進(jìn)行計(jì)算；對(duì)于這些角度的計(jì)算并沒有通用標(biāo)準(zhǔn)。通過將應(yīng)用的拉力向量(脊柱減壓設(shè)備制造商所特定的)與相對(duì)應(yīng)的影像學(xué)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析，脊柱減壓設(shè)備制造商計(jì)算哪個(gè)(哪些)椎間隙受到影響。這些影像學(xué)數(shù)據(jù)特征性地顯示了 “平均脊柱”(基于對(duì)很多患者進(jìn)行的測(cè)量的研究)或“理想脊柱”(基于脊柱的最佳擬合數(shù)學(xué)建模)。目前，在脊柱減壓治療之前，常規(guī)需要進(jìn)行核磁共振成像(MRI)，從而識(shí)別受影響的椎間盤程度。確定MRI顯示的椎間隙情況后，專業(yè)醫(yī)師遵循脊柱減壓設(shè)備制造商的建議設(shè)置施加的拉力治療角度。專業(yè)醫(yī)師能夠通過對(duì)患者的身體檢查、先進(jìn)的患者成像(MR1、CT、X射線等等)、脊柱減壓裝置制造商設(shè)計(jì)的治療角度和使用脊柱減壓裝置的經(jīng)驗(yàn)來判斷用于特定患者的“最可能”恰當(dāng)?shù)闹委熃嵌?。?dāng)患者處于脊柱減壓裝置上，系好減壓帶，專業(yè)醫(yī)師就會(huì)針對(duì)治療角度進(jìn)行最后確定。專業(yè)醫(yī)師觀察患者體位，觸診患者的脊柱和/或其它相關(guān)軀體，并且/或者詢問患者，從而最終確定該特定患者的正確治療角度。一旦開始治療并且設(shè)置了患者治療角度，則產(chǎn)生特定的脊柱減壓拉力曲線。特定的脊柱減壓拉力曲線由若干最大拉力級(jí)別和最小拉力級(jí)別構(gòu)成，在治療的持續(xù)時(shí)間內(nèi)循環(huán)。在強(qiáng)拉力級(jí)別和弱拉力級(jí)別之間的循環(huán)使得脊柱椎旁肌肉紊亂和放松，促進(jìn)椎間盤回納，并且在脊柱內(nèi)產(chǎn)生可以吸入脫出流體的負(fù)壓區(qū)域。然而目前的牽引或減壓方案，即使通過綜合系統(tǒng)的定位計(jì)算結(jié)果、患者體位以及從患者反饋的信息，能夠最終確定該特定患者的正確治療角度，從而以一個(gè)相對(duì)精確的角度，將減壓力施加于病變位置，但這種角度設(shè)定是固定的。在具體治療時(shí)，仍很可能帶有細(xì)微偏差，而如果出現(xiàn)的這種微小偏差得不到校正，將導(dǎo)致患者無法得到最好的治療效果。另外由于施力角度被固定，不能在一個(gè)細(xì)微范圍內(nèi)進(jìn)行各種曲線的波動(dòng)改變，無法在減壓的同時(shí)實(shí)現(xiàn)椎體小面關(guān)節(jié)連續(xù)被動(dòng)運(yùn)動(dòng)(CPM)。臨床證明,連續(xù)被動(dòng)運(yùn)動(dòng)不光是在四肢關(guān)節(jié)理療康復(fù)領(lǐng)域具有明顯康復(fù)效果，同樣的，在脊柱減壓治療過程中也有同樣積極的治療意義。在減壓力施加于病變椎體區(qū)域時(shí)，假如在不改變力的作用區(qū)域的情況下，將拉力進(jìn)行一個(gè)連續(xù)曲線的細(xì)微的角度調(diào)節(jié)(-0.5° +0.5° )，將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)周期性的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，促使有效減壓對(duì)椎間盤進(jìn)行高頻率周期性校正，進(jìn)而形成一種有益的連續(xù)被動(dòng)運(yùn)動(dòng)(CPM)。這種運(yùn)動(dòng)過程，不僅能促進(jìn)病灶部位的血液循環(huán)，提高營(yíng)養(yǎng)交換速度，更能夠?yàn)樽甸g盤軟骨終板的修復(fù)提供一個(gè)理想的內(nèi)環(huán)境，同時(shí)，對(duì)于進(jìn)行的曲線的減壓角度微調(diào)校正，其角度調(diào)節(jié)為一種平滑的曲線行過渡，將不會(huì)誘發(fā)神經(jīng)傳導(dǎo)電位變化，即不會(huì)對(duì)背部肌肉群本體感受器產(chǎn)生刺激，背部肌肉依然將會(huì)在完全松弛的狀態(tài)下接受治療，這樣，系統(tǒng)提供的有效最大減壓力將能更好的作用于椎間盤；同時(shí)，這種連續(xù)被動(dòng)運(yùn)動(dòng)(CPM)有益于椎間盤的回納，進(jìn)而促進(jìn)病變椎間盤的水分、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的回滲，促進(jìn)變椎間盤水合作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在說明一種用于改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)的獨(dú)特方法，使得脊柱椎旁肌肉放松且椎間盤再次水合，而且并不增加治療中花費(fèi)的時(shí)間。本發(fā)明旨在說明一種用于增益促進(jìn)小面關(guān)節(jié)康復(fù)的連續(xù)被動(dòng)運(yùn)動(dòng)(CPM)的獨(dú)特方法。本發(fā)明提出一種系統(tǒng)，在處于拉力狀態(tài)下的治療過程中對(duì)特定椎骨進(jìn)行差異性重新對(duì)準(zhǔn)，而不改變預(yù)期拉力的大小。所提出的系統(tǒng)能夠說明系統(tǒng)的機(jī)械動(dòng)力學(xué)和機(jī)械效益，并且被校準(zhǔn)以預(yù)見合成拉力的增大和減小，否則在拉力作用狀態(tài)下改變治療角度會(huì)出現(xiàn)合成拉力的增大和減小。所提出的系統(tǒng)能夠增大和減小拉力狀態(tài)下的治療角度而不改變預(yù)期拉力向量的大小，導(dǎo)致特定椎骨較多和較少進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)，在椎骨終板結(jié)合處通過椎間盤的回納增加而促進(jìn)那些椎間盤的水合增加，并且使脊柱椎旁肌肉放松和紊亂增加。作為優(yōu)選，椎骨的差異性重新對(duì)準(zhǔn)可以延伸的治療角度范圍大于特定脊柱節(jié)段角度周圍的范圍。通常，患者仰臥在治療床上，其下脊柱在脊柱前凸支撐件上方。脊柱前凸支撐件用于對(duì)脊柱前凸的頂點(diǎn)進(jìn)行定位，作為 在平均或理想患者脊柱形態(tài)中計(jì)算治療角度的通用度量。除了是用于特定脊柱減壓或牽引裝置的治療角度的設(shè)置，該裝置還包括指定影響特定位置椎間盤的治療角度。雖然脊柱減壓或牽引裝置包括設(shè)計(jì)者的治療角度指定并不是必需的，但普遍存在于現(xiàn)有技術(shù)中。平均或理想射線照相脊柱模型通常包括平均節(jié)段角度和至少一階或二階標(biāo)準(zhǔn)偏差測(cè)量。在腰椎中，節(jié)段角度指一個(gè)或多個(gè)椎骨之間的脊柱前凸的角度。本發(fā)明示例所使用的節(jié)段角度是第五腰椎和第一骶椎或L5-S1之間、第四和第五腰椎或L4-L5之間、第三和第四腰椎或L3-L4之間、第二和第三腰椎或L2-L3之間以及第一和第二腰椎或L1-L2之間的角度。脊柱減壓設(shè)備設(shè)計(jì)提供的治療角度能夠?qū)⒆倒菍?duì)準(zhǔn)并且延長(zhǎng)其椎間隙，從而達(dá)到平均或理想脊柱。如上文所述，椎骨節(jié)段之間的脊柱前凸程度的差別會(huì)在平均或理想模型的上方或下方稍微波動(dòng)。通過利用診斷掃描和脊柱減壓設(shè)備治療角度設(shè)計(jì)，專業(yè)醫(yī)師能夠使得減壓中特定的病變脊柱對(duì)準(zhǔn)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，如果脊柱減壓設(shè)備設(shè)計(jì)為允許治療角度改變而不改變預(yù)期拉力，那么該設(shè)備能夠在治療過程中在多個(gè)周期中使得治療角度有節(jié)奏地交替。無論在僅限定作用于最大拉力的周期，或是僅限定作用于最小拉力的周期，或在整個(gè)治療期間，或者在治療階段的一些其它子集期間，該設(shè)備都能夠平滑地并且有節(jié)奏地使得治療角度交替，從而進(jìn)一步放松和紊亂脊柱椎旁肌肉，并且增加椎間盤回納。為了增加安全性，治療角度的增大和減小可以限定在較小的治療角度范圍內(nèi)，例如0.5度。為了對(duì)某一椎間隙進(jìn)行減壓，從L5-S1開始，所有其下部椎間隙都必須對(duì)準(zhǔn)并減壓。然而，例如，該裝置可以設(shè)置為以0.5度的幅度減小預(yù)設(shè)治療角度，然后增大回至專業(yè)醫(yī)師設(shè)置的治療角度，從而使得上部椎間隙不受影響。如果治療角度差異性足夠小并且患者正確地在脊柱減壓裝置上對(duì)準(zhǔn)，那么該裝置能夠有區(qū)別地僅僅對(duì)病變的特定椎間盤隙進(jìn)行重新對(duì)準(zhǔn)，既不影響上部椎間盤隙也不影響下部椎間盤隙。例如，如果專業(yè)醫(yī)師將患者正確地對(duì)準(zhǔn)在脊柱減壓裝置上，并且設(shè)置治療角度以影響L3-L4椎間盤隙，那么該角度必然也使得L5-S1和L4-L5椎骨對(duì)準(zhǔn)，從而從頭至尾拉動(dòng)所有三個(gè)椎間盤隙并且使得所有三個(gè)椎間盤隙對(duì)準(zhǔn)。而通過足夠小的治療角度而使得L4椎骨相對(duì)于L3椎骨差異性地重新對(duì)準(zhǔn)，這將會(huì)僅僅影響該椎間盤隙，使得該位置處的脊柱椎旁肌肉最大化放松，并且促進(jìn)該區(qū)域的椎間盤回納。筋膜炎是背痛的普遍來源，并且可能是由小面關(guān)節(jié)上的關(guān)節(jié)軟骨的量減小而造成的。對(duì)于膝蓋和肘部，連續(xù)被動(dòng)運(yùn)動(dòng)(CPM)對(duì)于刺激涉及關(guān)節(jié)軟骨的生長(zhǎng)和康復(fù)因子的產(chǎn)生是眾所周知的。并且CPM促進(jìn)其它關(guān)節(jié)的康復(fù)也已進(jìn)行了充分研究，在受影響的椎間盤隙處對(duì)椎骨進(jìn)行差異性重新對(duì)準(zhǔn)對(duì)于小面關(guān)節(jié)而言也充當(dāng)CPM治療。通過對(duì)椎骨進(jìn)行差異性的重新對(duì)準(zhǔn)，CPM的益處能夠通過增大治療角度范圍而延伸至脊柱的更大區(qū)域。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，專業(yè)醫(yī)師可以調(diào)節(jié)拉力狀態(tài)下的治療角度，定位各個(gè)椎間盤隙，并且可以對(duì)于該患者將那些角度輸入脊柱減壓設(shè)備的治療計(jì)算機(jī)。然后，例如，該設(shè)備可以開始在L5-S1隙處施加拉力，并且啟動(dòng)那些椎骨的差異性重新對(duì)準(zhǔn)持續(xù)一組時(shí)間周期，然后增大全局治療角度從而也使得L4-L5隙對(duì)準(zhǔn)，并且再次啟動(dòng)L4-L5椎骨的差異性重新對(duì)準(zhǔn)持續(xù)一組時(shí)間周期。該設(shè)備可以通過這種方式一直延續(xù)至L1-L2隙，將CPM益處延伸至下部脊柱的所有小面關(guān)節(jié)。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，椎骨的差異性重新對(duì)準(zhǔn)能夠應(yīng)用于脊柱的任何區(qū)域。按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種拉力設(shè)備，包括:患者定位裝置，所述患者定位裝置用于不斷循環(huán)地對(duì)患者脊柱的目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)；拉力產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)器，所述拉力產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)器用于將患者脊柱置于拉力中；定位裝置，所述定位裝置用于將拉力產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)器相對(duì)于患者脊柱的目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行定位；患者接口設(shè)備，所述患者接口設(shè)備連接拉力產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)器與患者脊柱；以及控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)具有對(duì)于應(yīng)用于患者脊柱的合成拉力向量的反饋；所述控制系統(tǒng)在對(duì)患者脊柱施加治療拉力級(jí)別時(shí)允許對(duì)拉力產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)器位置和患者位置的其中之一或者兩者進(jìn)行調(diào)節(jié)；其中，所述拉力設(shè)備對(duì)合成拉力向量角度進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，從而在拉力產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)器位 置或患者位置的調(diào)節(jié)期間使得合成拉力向量大小保持理想恒定，減小由于合成拉力向量大小的改變誘發(fā)脊柱椎旁肌肉收縮的風(fēng)險(xiǎn)并促進(jìn)脊柱節(jié)段的屈曲。所述患者定位裝置可包括床體，其中所述床體包含被識(shí)別為對(duì)準(zhǔn)區(qū)域的床體區(qū)域，所述患者脊柱的目標(biāo)區(qū)域應(yīng)該定位在所述對(duì)準(zhǔn)區(qū)域上方。所述床體可具有物理移動(dòng)所述床體各部分位置的裝置。所述拉力產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)器可包括通過旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生扭矩的機(jī)電設(shè)備?？蛇M(jìn)一步包括增大或減小產(chǎn)生的扭矩的裝置。所述定位裝置可包括實(shí)現(xiàn)所述相對(duì)于所述患者脊柱的目標(biāo)區(qū)域的拉力產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)器的高度增大和減小的裝置。所述患者接口設(shè)備可包括連接至患者固定帶的減壓帶，所述減壓帶的一個(gè)端部與所述拉力產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)器的轉(zhuǎn)子連接，以及所述減壓帶的另一端部與患者固定帶連接，所述患者固定帶包裹所述患者脊柱的一部分。所述患者接口設(shè)備將由所述拉力產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生的扭矩轉(zhuǎn)移至所述患者脊柱。所述控制系統(tǒng)可包括用于設(shè)置、產(chǎn)生并保持理想恒定合成拉力向量大小的裝置，在治療過程中，合成拉力向量角度或者相對(duì)于所述裝置上一個(gè)位置的患者脊柱目標(biāo)區(qū)域位置進(jìn)行調(diào)節(jié)。所述控制系統(tǒng)可包括在治療過程中在單一時(shí)機(jī)調(diào)節(jié)合成拉力向量角度的裝置，允許患者脊柱中合成拉力向量大小的集中區(qū)域的改變。所述控制系統(tǒng)可包括在治療過程中在多個(gè)時(shí)機(jī)調(diào)節(jié)合成拉力向量角度的裝置，允許患者脊柱中合成拉力向量大小的集中區(qū)域的一系列改變。所述控制系統(tǒng)可包括在治療過程中在多個(gè)時(shí)機(jī)調(diào)節(jié)合成拉力向量角度的裝置，角度改變的大小受到限制，從而使得椎骨或脊柱的特定區(qū)域并不改變，椎骨部分地屈曲或旋轉(zhuǎn)。所述控制系統(tǒng)可包括在治療過程中在多個(gè)時(shí)機(jī)調(diào)節(jié)合成拉力向量角度的裝置，角度改變的大小受到限制，從而使得脊柱或脊柱的特定區(qū)域并不改變，脊柱在預(yù)設(shè)治療角度或合成拉力向量角度的上方和下方部分地屈曲或旋轉(zhuǎn)。在保持合成治療向量大小理想恒定的同時(shí)，椎骨在預(yù)設(shè)治療角度或合成拉力向量大小的上方和下方的屈曲促進(jìn)了涉及椎間盤再次水合的機(jī)械機(jī)制，同時(shí)減小了由于合成拉力向量大小的改變而誘發(fā)脊柱椎旁肌肉收縮相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)。所述控制系統(tǒng)可包括顯示器或用于將合成拉力向量角度和大小傳達(dá)至用戶或?qū)I(yè)醫(yī)師的裝置。所述控制系統(tǒng)可基于相對(duì)于脊柱模型的所述位置的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算以及數(shù)學(xué)和醫(yī)學(xué)假設(shè)指示合成拉力集中的脊柱的區(qū)域。所述控制系統(tǒng)可基于理想脊柱模型計(jì)算合成拉力集中的脊柱的區(qū)域，所述理想脊柱模型是通過臨床引用的脊柱形態(tài)研究獲得的。所述控制系統(tǒng)能夠在脊柱減壓治療過程中使得合成拉力向量大小進(jìn)行循環(huán)，所述控制系統(tǒng)在合成拉力向量大小轉(zhuǎn)變過程中保持合成拉力向量角度。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例形成的脊柱治療系統(tǒng)的側(cè)視圖。圖2示出尾椎、骶骨和腰椎，腰椎以橢圓形式建模，顯示了相鄰椎骨之間的角度。圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例形成的脊柱治療系統(tǒng)的側(cè)視圖，該系統(tǒng)使用了基于圖2的脊柱前凸支撐件、特定患者定位以及治療角度結(jié)構(gòu)。圖4A和4B分別示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例在以特定角度施加拉力之前和之后的尾椎、骶骨和腰椎的兩個(gè)側(cè)視圖，所述特定角度設(shè)計(jì)為使得骶骨和最低腰椎(分別為SI和L5)對(duì)準(zhǔn)并且使得該椎間隙(L5-S1)延長(zhǎng)。圖5A和5B分別示出尾椎、骶骨和腰椎的兩個(gè)側(cè)視圖。上面的圖5A示出了在以一定角度施加拉力之后的下部脊柱，所述角度設(shè)計(jì)為使得骶骨和最低腰椎(分別為SI和L5)對(duì)準(zhǔn)并且使得該椎間隙(L5-S1)延長(zhǎng)。下面的圖5B示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在以附加特定角度施加拉力之后的上視圖，所述特定角度設(shè)計(jì)為使得最低腰椎與第四腰椎(分別為L(zhǎng)5和L4)對(duì)準(zhǔn)并且使得椎間隙(L5-S1和L4-L5)延長(zhǎng)。

圖6A、6B和6C分別示出尾椎、骶骨和腰椎的三個(gè)視圖，其下方的圖6D是顯示治療角度與時(shí)間的關(guān)系的曲線圖。最左邊的圖6A表示在以設(shè)計(jì)角度施加拉力(使用平均或理想脊柱射線照相模型)以使得第一骶骨和第五腰椎(G1-Gtl)對(duì)準(zhǔn)之后的下脊柱。中間的圖6B示出了以一定角度(Θ DEV)向下對(duì)準(zhǔn)的第一骶椎，所述角度(Θ DEV)設(shè)計(jì)為使得第一骶椎稍微與第五腰椎失準(zhǔn)。最右邊的圖6C顯示了與第五腰椎重新對(duì)準(zhǔn)的第一骶椎。三個(gè)下脊柱的圖示表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在治療角度與時(shí)間的關(guān)系的圖上的三個(gè)點(diǎn)處脊柱的對(duì)準(zhǔn)。 圖7A、7B、7C和7D示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的脊柱減壓治療圖，顯示了預(yù)期拉力、治療角度、測(cè)量拉力以及拉力校正和時(shí)間的關(guān)系。圖8示意性示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例形成的流程圖，展示了用于通過預(yù)定量對(duì)椎骨進(jìn)行差異性對(duì)準(zhǔn)而不改變預(yù)期拉力大小的算法。當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀時(shí)，會(huì)更好地理解上述發(fā)明內(nèi)容以及下面對(duì)于本發(fā)明特定實(shí)施例的具體描述。出于說明本發(fā)明的目的，在附圖中顯示了特定實(shí)施例。然而，應(yīng)該理解，本發(fā)明不限于在附圖中顯示的布置形式和工具手段。
具體實(shí)施例方式圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例形成的用于治療患者110的脊柱治療系統(tǒng)10。系統(tǒng)10包括微處理器、控制系統(tǒng)或計(jì)算裝置190，該計(jì)算裝置190具有利用和控制驅(qū)動(dòng)器170的硬件和/或軟件。計(jì)算裝置190為用戶提供接口，例如通過使用顯示器和鍵盤等提供輸入/輸出接口。僅作為例子，驅(qū)動(dòng)器170可以以電動(dòng)、液壓、氣動(dòng)或機(jī)械驅(qū)動(dòng)方式進(jìn)行操作。驅(qū)動(dòng)器170通過患者接口設(shè)備120連接至患者110。作為例子，驅(qū)動(dòng)器170可以通過齒輪或滑輪系統(tǒng)進(jìn)行操作，從而使得通過患者接口設(shè)備120施加至患者110的拉力受到精準(zhǔn)控制。該系統(tǒng)10用于通過接口裝置120在患者110的脊柱108上施加來自于驅(qū)動(dòng)器170的拉力循環(huán)，而在患者110上進(jìn)行減壓治療?？蛇x擇地，系統(tǒng)10可以用于不使用拉力循環(huán)的牽引療法。 患者110仰臥在機(jī)械裝置100上，該機(jī)械裝置100可以是諸如床或桌的平坦表面。床100包括頭端104和基端106，患者110將其頭部置于頭端104，患者110將其腿和腳置于基端106。床100的位置使得患者110可以容易地對(duì)準(zhǔn)，從而使用系統(tǒng)10進(jìn)行治療。此夕卜，床100可以使用手臂支撐件或欄桿以對(duì)患者110進(jìn)行定位。患者110穿戴下身固定帶118，該下身固定帶118可連接至患者接口設(shè)備120。該下身固定帶在骶骨的基部處或在骶骨的基部附近連接至患者接口設(shè)備120，或者將合成拉力向量的原點(diǎn)定位在骶骨的基部處或定位在骶骨的基部附近。可選擇地，患者110可以穿戴任何其它合適的裝置連接至接口裝置120，只要該裝置將合成拉力向量的原點(diǎn)定位在骶骨的基部處或定位在骶骨的基部附近?；颊?10穿上上身固定帶119,該上身固定帶119可連接至床100的頭端104。上身固定帶119將患者110的上身緊固至床100，并且保持患者110的上身不會(huì)發(fā)生相對(duì)于機(jī)柜130的位移，該機(jī)柜130內(nèi)置驅(qū)動(dòng)器170和接口定位裝置140。專業(yè)醫(yī)師將患者110的腰椎108定位在可調(diào)節(jié)脊柱前凸支撐件112的上方?？烧{(diào)節(jié)脊柱前凸支撐件112以氣動(dòng)方式充氣和放氣，以適應(yīng)多個(gè)患者110之間腰椎前凸的各種不同曲度。脊柱前凸支撐件112的形狀可以是可調(diào)節(jié)的或者是固定的，并且可以是通過若干方法調(diào)節(jié)的，包括氣動(dòng)、電動(dòng)、液壓、化能等等。具體而言，專業(yè)醫(yī)師將脊柱前凸的頂點(diǎn)，第三腰椎(L3)，定位于脊柱前凸支撐件112的中心頂部的上方。將脊柱前凸的頂點(diǎn)定位于脊柱前凸支撐件112的中心頂部的上方并且將患者110的上身緊固至床100的頭端104，這形成了用于計(jì)算治療角度的三角形的水平線(相對(duì)的邊)的可靠和一致的端點(diǎn)。專業(yè)醫(yī)師將膝墊117放置于患者110的膝蓋的下方，減小患者110的下部脊柱108上的壓力。患者Iio在床100上的位置(患者仰臥，膝蓋下方墊有膝墊117)形成了選擇射線照相測(cè)量的基礎(chǔ)，射線照相測(cè)量考慮了這個(gè)位置以在指定治療角度時(shí)使用。下身固定帶118通過患者接口設(shè)備120連接至驅(qū)動(dòng)器170。固定帶118可以通過可以被交替緊固和移除的夾子或扣件連接至患者接口設(shè)備120。接口裝置120配置為沿著患者110的脊柱108通過固定帶118傳送并對(duì)準(zhǔn)由驅(qū)動(dòng)器170產(chǎn)生的拉力。接口裝置120可以是通過患者接口定位裝置140與患者110相連的帶、皮帶或纜繩。患者接口定位裝置140本身可以通過垂直驅(qū)動(dòng)器148移動(dòng)至優(yōu)選位置，該垂直驅(qū)動(dòng)器148可以是線性驅(qū)動(dòng)器或電動(dòng)、氣動(dòng)、液壓或化能驅(qū)動(dòng)器的任何其它類型。垂直驅(qū)動(dòng)器148可以包含相對(duì)或絕對(duì)編碼器、電位計(jì)或光學(xué)距離傳感器，用于將患者接口定位裝置140的位置通過箭頭F傳達(dá)至電子通訊中心155。當(dāng)患者接口設(shè)備120上下行進(jìn)通過患者接口定位裝置140和垂直驅(qū)動(dòng)器148時(shí)，其可以通過機(jī)柜130前方的槽145，槽145可以利用一些柔性材料，以隨著患者接口設(shè)備120 —起移動(dòng)并且防護(hù)機(jī)柜130的內(nèi)部免受外部干擾。頭端104和基端106床100墊可以通過水平驅(qū)動(dòng)器114和U形夾116朝向和遠(yuǎn)離機(jī)柜130—起水平移動(dòng)，水平驅(qū)動(dòng)器114和U形夾116可以是線性驅(qū)動(dòng)器或任何電動(dòng)、氣動(dòng)、液壓或化能類型的驅(qū)動(dòng)器。通常這樣做是為了適應(yīng)各種高度的患者110，以免患者110的腳太接近或超過床100的基端106造成不適。水平驅(qū)動(dòng)器114可以包含相對(duì)或絕對(duì)編碼器、電位計(jì)或光學(xué)距離傳感器，用于將脊柱前凸支撐件112和頭端104墊的位置傳達(dá)至計(jì)算裝置190和電子通訊中心155中的一個(gè)或兩者。

床100的基端106的墊設(shè)計(jì)為與床100的頭端104的墊一起鎖定到位并且共同水平行進(jìn)。也能夠與床100的頭端104的墊解鎖，并且沿著線性導(dǎo)軌遠(yuǎn)離床100的頭端104墊行進(jìn)給定距離。該功能起到允許脊柱108更加容易地在拉力下伸長(zhǎng)的作用，而與將床100的基端106的墊固定至頭端104的墊使床100的基端106墊向下滑動(dòng)的情況相反?；?06墊和頭端104墊鎖合成整體，這種情況更不利于脊柱隨減壓拉力自由伸長(zhǎng)。系統(tǒng)10進(jìn)一步包括拉力反饋系統(tǒng)160，該拉力反饋系統(tǒng)160銜接接口裝置120接合在驅(qū)動(dòng)器170和下身固定帶118之間。反饋系統(tǒng)160可以包括測(cè)力傳感器或測(cè)力計(jì)150，該測(cè)力傳感器或測(cè)力計(jì)150定位為與驅(qū)動(dòng)器170內(nèi)嵌并且配置為以電子方式提供反饋至電子通訊中心155,如箭頭E所示。電子通訊中心155設(shè)計(jì)為收集各種系統(tǒng)10參數(shù)并傳輸至計(jì)算設(shè)備190，如箭頭A所示。該設(shè)備可以將各種系統(tǒng)10測(cè)量設(shè)備信息同步進(jìn)入單數(shù)據(jù)流A，該單數(shù)據(jù)流A設(shè)計(jì)為通過計(jì)算設(shè)備190得到最佳利用。驅(qū)動(dòng)器170與驅(qū)動(dòng)器控制器192電子通訊，并且直接受到驅(qū)動(dòng)器控制器192的控制，如箭頭B所示。僅作為例子，驅(qū)動(dòng)器控制器192是伺服放大器192。驅(qū)動(dòng)器170也可以連附至(或者內(nèi)嵌連接至)編碼器180，該編碼器180能夠?qū)㈦姍C(jī)軸位置和其它電機(jī)參數(shù)與伺服放大器192通訊。伺服放大器192可計(jì)算諸多電機(jī)參數(shù)，包括功、位置、距離、扭矩和比率，并且將那些參數(shù)電子通訊至計(jì)算設(shè)備190并且從計(jì)算設(shè)備190接收那些參數(shù)，如指向計(jì)算設(shè)備190的箭頭C所示。
計(jì)算設(shè)備190可以配置為與伺服放大器192和驅(qū)動(dòng)器170通訊，以監(jiān)測(cè)并根據(jù)需要校正來自于伺服放大器192的由驅(qū)動(dòng)器170施加的合成拉力和電機(jī)參數(shù)。計(jì)算設(shè)備190還可以配置為與用戶接口系統(tǒng)(例如，鍵盤和顯示器)一起使用，該用戶接口系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)190通訊并且將用戶的指令解碼至計(jì)算機(jī)190。該接口使得用戶能夠構(gòu)建治療參數(shù)。例如，所有拉力產(chǎn)生和輸送裝置都內(nèi)置在機(jī)柜130內(nèi)，該機(jī)柜130相對(duì)于患者110位于某一位置。在操作中，脊柱治療由將患者110正確地定位在床100上而開始?；颊叩念^部定位于床100的頭端104，患者的腳定位于床100的基端106?；颊?10配備有下身固定帶118，從而使得患者110連接至患者接口設(shè)備120，并且通過下身固定帶118將拉力施加至患者110的脊柱108，合成拉力向量的原點(diǎn)位于骶骨的基部處或者位于骶骨的基部附近?；颊吲鋫溆猩仙砉潭◣?19，該上身固定帶119在床100的頭端104處固定到位。專業(yè)醫(yī)師將患者110的脊柱前凸頂點(diǎn)定位在脊柱前凸支撐件112的中心頂部的上方，調(diào)節(jié)支撐件的高度以匹配患者的脊柱前凸曲度，并且調(diào)節(jié)與床100的頭端104的上身固定帶119連接，以確定患者110的上身在頭端104墊上固定到位。膝墊117放置在患者110的膝蓋的下方。減壓系統(tǒng)10的操作者可以使用計(jì)算機(jī)190的患者接口系統(tǒng)以選擇治療的適當(dāng)治療參數(shù)。然后，操作者可以為患者110選擇拉力治療程序，并且向計(jì)算裝置190下達(dá)指令以執(zhí)行所選擇的治療曲線。計(jì)算裝置190激活伺服放大器192和/或驅(qū)動(dòng)器170，從而使得驅(qū)動(dòng)器170例如在箭頭D的方向上旋轉(zhuǎn)，以拉緊患者接口設(shè)備120，從而將拉力通過下身固定帶118施加至患者的脊柱108。計(jì)算裝置190調(diào)節(jié)拉力輸出，以跟隨由用戶輸入的治療程序中定義的拉力的循環(huán)。該程序可以包括低拉力級(jí)別和125磅(僅作為例子)以上的高拉力級(jí)別，并且還可以包括循環(huán)施加諸多數(shù)量的變化拉力至患者的脊柱108的減壓治療。圖2示出了由很多患者的射線照相測(cè)量形成的腰椎前凸橢圓模型205。Janik等人開發(fā)了從下級(jí)T12至上級(jí)SI的腰椎前凸的理想平均受試人體測(cè)量模型。橢圓模型205表示沿著椎體的后面的后縱韌帶的理想化的路徑。該模型205表示一種方法，脊柱減壓裝置設(shè)計(jì)者通過該方法可以指定治療角度。橢圓205 (脊柱200根據(jù)該橢圓205進(jìn)行建模)具有短軸B 210和長(zhǎng)軸A 215，該短軸B 210穿過T12 275的下級(jí)終板212，該長(zhǎng)軸A 215垂直于短軸210。Janik等人發(fā)現(xiàn)了對(duì)于現(xiàn)存的數(shù)據(jù)，b/a比率0.32是最佳擬合。在圖2中繪出的下脊柱200由第一骶椎230 (SI)、第五腰椎225 (L5)、第四腰椎240 (L4)、第三腰椎250 (L3)、第二腰椎260 (L2)、第一腰椎270 (LI)和第十二胸椎275 (T12)組成。圖2中的切線是根據(jù)哈里森椎體后緣切線(Harrison Posterior Tangent, HPT)方法繪制的。顯示了沿著椎體后緣繪制的HPT線，相鄰切線之間的角度定義為每個(gè)橢圓模型205中椎骨之間的節(jié)段角度。L5 225和SI 230之間(或L5-S1)的節(jié)段角度取決于切線Q1 235和Θ。220之間的角度。L4 240和L5 225之間(或L4-L5)的節(jié)段角度取決于切線Θ 2 245和Θ i 235之間的角度。L3 250和L4 240之間(或L3-L4)的節(jié)段角度取決于切線Θ 3 255和Θ 2 245之間的角度。 L2 260和L3 250之間(或L2-L3)的節(jié)段角度取決于切線Θ 4 265和Θ 3 255之間的角度。LI 270和L2 260之間(或L1-L2)的節(jié)段角度取決于切線Θ 5 280和Θ 4 265之間的角度。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，利用上文討論的節(jié)段角度來確定圖1中設(shè)備的特定角度，從而治療腰椎200的各個(gè)部分。對(duì)于特定脊柱減壓裝置設(shè)計(jì)而言，不同的射線照相方法和數(shù)據(jù)大體上是合適的。重要的是在系統(tǒng)10中，保持患者仰臥并且膝蓋下方有膝墊時(shí)，選擇適合于患者110在裝置上的位置的測(cè)量數(shù)據(jù)。圖3示出由本發(fā)明的實(shí)施例形成的系統(tǒng)10的側(cè)視圖，具體說明了治療角度的指定。患者110仰臥在床100上，頭部在床的頭端104上。患者110的脊柱108顯示為在脊柱前凸支撐件112上，脊柱前凸L3 250的頂點(diǎn)在脊柱前凸支撐件112的中心頂部的上方。盡管圖中沒有顯示出來，但存在下身固定帶118。如合成拉力向量的垂直分量304和水平分量306(分別為“X”和“y”)所示，原點(diǎn)302處于骶骨230的基部。圖中未給出，上身固定帶119附接至床100的頭端104。膝墊117雖沒有畫出；然而，患者110的雙腿是彎曲的，如同處于膝墊117的上方。當(dāng)患者接口設(shè)備120由驅(qū)動(dòng)器170縮回時(shí)，SI 230通過下身固定帶118而向上旋轉(zhuǎn)。由于SI 230、L5 225和L4 240都處于L3 250的下方，脊柱前凸L3 230的頂點(diǎn)充當(dāng)這種旋轉(zhuǎn)的支點(diǎn)310。由于L3 250在脊柱前凸支撐件112的上方，L3 250用于反抗SI 230在垂直方向“y” 304上的移動(dòng)。這種反抗一直延續(xù)，直到治療角度足以作用在L3 250椎體上。由于L3 250受到作用并提升，于是支點(diǎn)310向上級(jí)轉(zhuǎn)移至L2260。由于L2 260受到充分的治療角度的作用，于是支點(diǎn)310再次向上級(jí)轉(zhuǎn)移至LI 270。在所有情況下，支點(diǎn)310由反抗治療角度的增大而形成，更具體地由反抗抵靠脊柱前凸支撐件112的合成拉力的垂直分量“y” 304而形成。斜邊328由患者接口設(shè)備120在其通過槽145退出機(jī)柜130處和點(diǎn)310形成。治療角度338相當(dāng)于由HPT線235和220形成的角度，(Θ ^ Θ 0) 338或L5-S1，HPT線235和220由SI 230和L5 225的 后側(cè)形成。斜邊326由患者接口設(shè)備120在其通過槽145退出機(jī)柜130處和點(diǎn)310形成。治療角度336相當(dāng)于由HPT線245和235形成的角度，(Θ 2- Θ J 336或L4-L5，HPT線245和235由L5 225和L4 240的后側(cè)形成。然而，整個(gè)治療角度將由(θ 2-Θ 336+( Θ r Θ 0) 338構(gòu)成。斜邊324由患者接口設(shè)備120在其通過槽145退出機(jī)柜130處和點(diǎn)310形成。治療角度334相當(dāng)于由HPT線255和245形成的角度，(Θ 3- Θ 2) 334或L3-L4，HPT線255和245由L4 240和L3 250的后側(cè)形成。然而，整個(gè)治療角度將由(θ 3- Θ 2) 334+( θ 2- Θ ^336+( θ「Θ 0)338 構(gòu)成。斜邊322由患者接口設(shè)備120在其通過槽145退出機(jī)柜130處和點(diǎn)310形成。治療角度332相當(dāng)于由HPT線265和255形成的角度，(θ 4- Θ 3) 332或L2-L3，HPT線265和255由L3 250和L2 260的后側(cè)形成。然而，整個(gè)治療角度將由(Θ 4-Θ 3) 332+( Θ 3-Θ 2) 334+ ( θ 2- Θ ^336+( θ「Θ 0)338 構(gòu)成。斜邊320由患者接口設(shè)備120在其通過槽145退出機(jī)柜130處和點(diǎn)310形成。治療角度330相當(dāng)于由HPT線280和265形成的角度，(Θ 5- Θ 4) 330或L1-L2，HPT線280和265由L2 260和LI 270的后側(cè)形成。然而，整個(gè)治療角度將由(θ 5-Θ 4) 330+( θ 4-Θ 3) 332+ ( θ 3- Θ 2) 334+( θ 2- Θ ^336+( θ「Θ 0) 338 構(gòu)成。垂直驅(qū)動(dòng)器148升高和降低患者接口設(shè)備120和接口定位裝置140，以適應(yīng)各種指定治療角度320、322、324、326和328。系統(tǒng)10利用被動(dòng)或絕對(duì)編碼器、電位計(jì)、光學(xué)距離傳感器或其它測(cè)距儀反饋以確定患者接口設(shè)備120的垂直位置。由基端106墊和頭端104墊構(gòu)成的床100通過水平驅(qū)動(dòng)器114朝機(jī)柜130或與之反向一起水平移動(dòng)。通過被動(dòng)或絕對(duì)編碼器、電位計(jì)、光學(xué)距離傳感器或其它測(cè)距儀，把水平驅(qū)動(dòng)器114的位置反饋給系統(tǒng)10。同時(shí)，通過水平驅(qū)動(dòng)器114，接口定位裝置處的患者接口設(shè)備120的垂直位置和脊柱前凸支撐件112的中心頂部310的水平位置反饋給系統(tǒng)，并且用于計(jì)算治療角度。圖4A和4B分別是下脊柱(400和401)的兩個(gè)視圖。圖4A示出了以治療角度490施加合成拉力向量F 402之前的脊柱。圖4B示出了施加所述合成拉力向量F 402之后的脊柱。HPT 切線 420、430、440、450、460 和 470 繪制在椎體 SI 410、L5 411、L4 412、L3413、L2 414 和 LI 415 的后緣。合成拉力向量F 402通過患者接口設(shè)備120連接下身固定帶118施加至患者110。下患者固定帶118設(shè)計(jì)為在骶骨410的基部處產(chǎn)生合成拉力向量F 402，在本發(fā)明的該實(shí)施例中處于仰臥患者110的下方。當(dāng)分解為垂直分量Fy 404和水平分量Fx 403時(shí)，合成拉力向量F 402以兩種方式作用在下脊柱400/401上。首先，垂直分量Fy 404可視為從骶骨410的提升至前凸支撐件112的中心頂部310上方，同時(shí)受到脊柱的脊柱前凸頂點(diǎn)第三椎骨L3 413的抵抗。水平分量Fx 403可以被視為拉動(dòng)所有的對(duì)準(zhǔn)脊柱節(jié)段，以使得脊柱伸長(zhǎng)。因?yàn)闆]有外力作用在脊柱上，并且假定自然脊柱前凸多多少少會(huì)存在于患者下脊柱的所有節(jié)段之間，所以在圖4A中，脊柱節(jié)段410、411、412、413、414、415和416節(jié)段角度不為零值(對(duì)準(zhǔn)的)。如果在下脊柱400中一點(diǎn)都沒有自然脊柱前凸，并且同時(shí)沒有自然后凸，那么除了零角度之外就不需要任何治療角度。

在圖4B中，合力402作用在下部脊柱上。通過患者接口設(shè)備120帶動(dòng)下身固定帶118，合力402作用在椎骨節(jié)段SI 410上。作為一般的指導(dǎo)方針，合成拉力402的大小設(shè)置為患者體重的二分之一，這是本領(lǐng)域的慣例；然而，專業(yè)醫(yī)師有責(zé)任調(diào)整其大小使其足以提升下身并且將患者下身、骶骨/骨盆/臀部旋轉(zhuǎn)至合適位置。根據(jù)合成拉力402的垂直分量Fy 404而使得椎骨節(jié)段SI 410相對(duì)于L5 411的下級(jí)終板提升并且旋轉(zhuǎn)。合成拉力402的施加的角度490是θ「θ。，430-420，其足以使得椎體SI 410和L5 411的后側(cè)彼此平行，從而“對(duì)準(zhǔn)”。一旦椎體SI 410和L5 411對(duì)準(zhǔn)，椎間盤前緣和后緣均被減壓480。隨著合成拉力402在最大和最小水平之間循環(huán)，椎體SI 410和L5 411也隨之對(duì)準(zhǔn)或不對(duì)準(zhǔn)。椎體SI 410和L5 411的對(duì)準(zhǔn)以及失準(zhǔn)導(dǎo)致脊柱椎旁肌肉的紊亂和放松，特別是在合成拉力402平滑地循環(huán)的時(shí)候。此外，因?yàn)槌霈F(xiàn)回納的過程是椎體相對(duì)于彼此的機(jī)械移動(dòng)，如同所述椎體的對(duì)準(zhǔn)和失準(zhǔn)所描述的那樣，椎體SI 410和L5 411的對(duì)準(zhǔn)以及失準(zhǔn)導(dǎo)致在椎體的終板處椎間盤的回納增加，。此外，已對(duì)準(zhǔn)的椎體SI 410和L5 411的伸長(zhǎng)480導(dǎo)致伸長(zhǎng)位置處的椎間盤壓力的下降，進(jìn)而引起髓核在脊柱中移動(dòng)。圖5A和5B分別是下脊柱(500和501)的兩個(gè)視圖。圖5A示出了以治療角度591施加合成拉力向量F 502之前的脊柱。圖5A類似于圖4B，旋轉(zhuǎn)了角度490并且伸長(zhǎng)了距離480。圖5B示出了施加所述合成拉力F 502之后的脊柱。HPT 切線 530、540、550、560 和 570 繪制為在椎體 L5 511、L4 512、L3 513、L2 514和LI 515的后面。合力F 502通過患者接口設(shè)備120帶動(dòng)下身固定帶118施加至患者110。下患者固定帶118設(shè)計(jì)為在骶骨510的基部處產(chǎn)生合成拉力向量F 502，在本發(fā)明的該實(shí)施例中處于仰臥患者110的下方。當(dāng)分解為垂直分量Fy 504和水平分量Fx 503時(shí)，合成拉力向量F 502以兩種方式作用在下脊柱500/501上。首先，垂直分量Fy 504可以被視為從骶骨510提升至前凸支撐件112的中心頂部310上方，同時(shí)受到脊柱的脊柱前凸頂點(diǎn)第三椎骨L3513的抵抗。水平分量Fx 503可以被視為拉動(dòng)所有的對(duì)準(zhǔn)脊柱節(jié)段，以使得脊柱伸長(zhǎng)。在圖5A中，僅有SI 510和L5 511對(duì)準(zhǔn)，如同圖4B中描述的那樣。其它脊柱節(jié)段511、512、513、514、515和516都不具有零節(jié)段角度(對(duì)準(zhǔn)的)，因?yàn)楹狭?02是以僅夠?qū)?zhǔn)510和511的治療角度作用在脊柱上的。此外，假定自然脊柱前凸多多少少會(huì)存在于患者下脊柱的所有節(jié)段之間。如果在下脊柱500中一點(diǎn)都沒有自然脊柱前凸，而且同時(shí)沒有自然后凸，那么除了零角度之外就不需要任何治療角度。在圖5B中，合力502作用在下脊柱上。通過初始合力402 SI 510的方式，通過患者接口設(shè)備120帶動(dòng)下身固定帶11·8，合力502作用在椎骨節(jié)段L5 511上。作為一般的指導(dǎo)方針，合成拉力502的大小設(shè)置為患者體重的二分之一，這是本領(lǐng)域的慣例；然而，專業(yè)醫(yī)師有責(zé)任調(diào)整其大小使其足以提升下身并且將患者下身、骶骨/骨盆/臀部旋轉(zhuǎn)至合適位置。通過402 SI 510的方式，根據(jù)合成拉力502的垂直分量Fy504而使得椎骨節(jié)段L5511相對(duì)于L4 512的下級(jí)終板提升并且旋轉(zhuǎn)。合成拉力502的施加的角度591是Q2-G1,540-530，再加上590的角度，其足以使得椎體L5 511和L4 512的后側(cè)彼此平行，從而“對(duì)準(zhǔn)”。一旦椎體L5 511和L4 512通過402 SI 510和L5 511的方式對(duì)準(zhǔn)，椎間盤前緣和后緣均被減壓581和580。隨著合成拉力502在最大和最小水平之間循環(huán)，椎體L5 511和L4512以及SI 510和L5 511也隨之對(duì)準(zhǔn)或失準(zhǔn)。減壓580和581以及椎體對(duì)準(zhǔn)和失準(zhǔn)的益處已經(jīng)在圖4中進(jìn)行了描述。應(yīng)該注意至IJ，根據(jù)本發(fā)明形成的該實(shí)施例，為了減壓、增加回納并產(chǎn)生椎間盤局部髓核壓降而使得兩個(gè)椎體對(duì)準(zhǔn)，其需要首先使得所有遠(yuǎn)端椎骨節(jié)段對(duì)準(zhǔn)，從SI 510和L5 511開始。圖6A、6B、6C分別是下脊柱(600、601、602)的三個(gè)視圖，其下方圖6D是顯示治療角度640與時(shí)間644的關(guān)系的圖。最左邊的圖6A表示在以設(shè)計(jì)角度(Θ ^ Θ 0) 338施加拉力(使用平均或理想脊柱射線照相模型)以使得第一骶骨610和第五腰椎611對(duì)準(zhǔn)之后的下脊柱。L5-S1節(jié)段角度338由HPT線620和630之間的差異形成，HPT線620繪制為與SI610椎骨的后側(cè)平行且共線，HPT線630繪制為與L5 611椎骨的后側(cè)平行且共線。在本發(fā)明的該實(shí)施例中，使椎骨的差異性重新對(duì)準(zhǔn)(DRV)得以實(shí)現(xiàn)。它可設(shè)置為負(fù)差異，其使得治療角度增大至使得病變脊柱對(duì)準(zhǔn)，并且減小一個(gè)角度從而不影響上部椎間盤隙。也能夠設(shè)置為正差異，其從治療角度開始，所述治療角度使得病變脊柱對(duì)準(zhǔn)并且使得角度增大從而影響上級(jí)椎間隙，并且使得角度減小回到初始設(shè)置。能夠設(shè)置為正-負(fù)差異，其將會(huì)使得角度增大至初始設(shè)置以上并且使得角度減小至初始設(shè)置以下。能夠設(shè)置為處于這些模式的范圍中的任何角度。能夠設(shè)置為使得椎骨以恒定比率或調(diào)制比率差異性地重新對(duì)準(zhǔn)。能夠設(shè)置為逐漸增大和減小DRV角度調(diào)制。在圖6的實(shí)施例中，開啟了 DRV，其設(shè)置為12° 641的初始治療角度，其設(shè)置為負(fù)差異，其在1°的范圍內(nèi)平滑減小至11° 643并且再次回復(fù)至初始治療角度。其設(shè)置為使得治療角度以正弦方式變化651。圖6A的脊柱600處于由專業(yè)醫(yī)師設(shè)置的最大治療角度641/338，以使得SI 610和L5 611對(duì)準(zhǔn)，并且使得椎間盤隙根據(jù)這種對(duì)準(zhǔn)而伸長(zhǎng)680。在圖6A中，脊柱處于根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例形成的以正弦方式變化的治療角度曲線651的頂點(diǎn)661。在沿著治療角度曲線651的每個(gè)頂點(diǎn)661處，脊柱將會(huì)處于由600指不的對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)中。圖6B的脊柱601處于最小治療角度643/608，減小SI 610和L5611的對(duì)準(zhǔn)。在圖6B中，脊柱處于根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例形成的以正弦方式變化的治療角度曲線651的波谷662。初始治療角度338以正弦方式減小(Θ dev)609至(Θ temp)608。在本發(fā)明的該實(shí)施例中，12°的初始治療角度641減小1°到達(dá)11° 643。在沿著治療角度曲線651的每個(gè)波谷662處，脊柱將會(huì)處于由601指示的對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)中。圖6C的脊柱603類似于脊柱601，椎骨SI 610和L5 611已經(jīng)重新對(duì)準(zhǔn)663至初始治療角度338。圖7A-7D表示治療屏幕700，其可以顯示在系統(tǒng)10的脊柱減壓裝置上和/或打印出來。在屏幕700中，顯示了垂直對(duì)準(zhǔn)的四個(gè)圖，圖7A、圖7B、圖7C和7D，都是針對(duì)相同的水平標(biāo)度(時(shí)間)繪制的。在圖7A中，顯示了預(yù)期的拉力曲線。在本發(fā)明的該實(shí)施例中，預(yù)期拉力曲線是一系列最大和最小拉力級(jí)別，由拉力711中的對(duì)數(shù)增大和減小而連接。圖7A的y軸710是拉力，以膀?yàn)閱挝焕L制，顯不為從零至160膀。根據(jù)圖7A,最大拉力級(jí)別是140膀,最小拉力級(jí)別是30磅。在圖7B中，治療角度是根據(jù)時(shí)間繪制的。y軸線720是治療角度，以角度為單位繪制的。y軸720包含初始治療角度723，12°，為了清楚起見其顯示為放大并且有邊界的。在本發(fā)明的該實(shí)施例中，12°是L5-S1椎間隙的設(shè)置。DRV啟動(dòng)并設(shè)置為負(fù)差異，正弦振蕩，(θ dev) = 1°，如圖6中所示。在圖7B中，治療角度726對(duì)于整個(gè)治療以正弦方式振蕩。當(dāng)前治療角度727顯示在圖7B右邊的方框中。該顯示727改變并且在治療角度改變時(shí)更新。在圖7C中，顯示了測(cè)量的拉力731，在本發(fā)明的本實(shí)施例中其由測(cè)力傳感器155傳輸，但其可以通過任何負(fù)載或扭矩感測(cè)裝置傳輸信號(hào)。測(cè)量的拉力731是針對(duì)y軸730以磅為單位繪制的，其與標(biāo)度710相同。應(yīng)該注意到，根據(jù)本發(fā)明的該實(shí)施例，即使在椎骨的差異性重新對(duì)準(zhǔn)(DRV)的過程中726，測(cè)量的拉力731與預(yù)期拉力曲線711相同。在圖7D中，顯示了拉力校正744。拉力校正744是針對(duì)y軸740以磅為單位繪制的。在由本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例形成的系統(tǒng)10中，當(dāng)治療角度向上和向下調(diào)節(jié)時(shí)726，拉力校正744受到非常輕微的影響，從而在標(biāo)度740上顯示不出來。在該圖中，因?yàn)?θΜν)=1°，測(cè)量的拉力的變化很小，并且只需要驅(qū)動(dòng)器170輕微地調(diào)節(jié)。脊柱減壓裝置的設(shè)計(jì)中的變化可能改變系統(tǒng)10的拉力產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)器170對(duì)于治療角度的改變作出反應(yīng)的方式，如同用于治療周期圖7D的該特定系統(tǒng)10的拉力校正曲線中所反映的那樣。
圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例形成的流程圖，展示了用于通過預(yù)定量對(duì)治療角度進(jìn)行調(diào)節(jié)而不改變預(yù)期拉力的算法。
該算法從脊柱減壓裝置的初始啟動(dòng)開始(步驟800)。作為系統(tǒng)10初始化程序的一部分，垂直線性驅(qū)動(dòng)器148重新設(shè)置為最低位置；由相對(duì)于垂直線性驅(qū)動(dòng)器148內(nèi)部或外部安裝的測(cè)距裝置進(jìn)行傳輸?shù)娜魏伪粍?dòng)或主動(dòng)編碼器數(shù)據(jù)，或電位計(jì)數(shù)據(jù)，將會(huì)針對(duì)該初始零點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量；作為系統(tǒng)10初始化程序的一部分，水平驅(qū)動(dòng)器114重新設(shè)置為最接近拉力產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)器170的位置；由相對(duì)于水平線性驅(qū)動(dòng)器114內(nèi)部或外部安裝的測(cè)距裝置進(jìn)行傳輸?shù)娜魏伪粍?dòng)或主動(dòng)編碼器數(shù)據(jù)，或電位計(jì)數(shù)據(jù)，將會(huì)針對(duì)該初始零點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量(步驟810)。在該點(diǎn)處，裝置計(jì)算初始治療角度(步驟820)。可選地，裝置可以使用絕對(duì)測(cè)距裝置，其并不需要該裝置如步驟810中所示地對(duì)垂直和水平驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行初始化。作為優(yōu)選，裝置可以將垂直線性驅(qū)動(dòng)器和水平線性驅(qū)動(dòng)器的最后已知位置委任給非易失性存儲(chǔ)器，從而不需要初始化步驟810。10的系統(tǒng)然后顯示治療角度(步驟830)。專業(yè)醫(yī)師可以將用于脊柱減壓治療的預(yù)期最大和最小拉力輸入治療計(jì)算機(jī)190 (步驟840)。它們也可以輸入初始治療角度和治療時(shí)間以及涉及DRV的設(shè)置，如圖6中討論的那樣。這可以如圖所示在患者身體設(shè)置步驟850之前進(jìn)行，或者在其之后進(jìn)行。然后，專業(yè)醫(yī)師將 患者110的身體配置在床100上(步驟850)。上身固定帶119緊固至床的頭端104。膝墊117放置在患者的膝蓋的下方。床100水平調(diào)節(jié)和/或患者110在床100上進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使得脊柱前凸L3 250的頂點(diǎn)定位于脊柱前凸支撐件112的中心頂部310的上方。下身固定帶118連接至患者接口設(shè)備120。然后，專業(yè)醫(yī)師可以啟動(dòng)治療(步驟860)。由于治療啟動(dòng)(步驟860)，治療計(jì)算機(jī)190必須計(jì)算適當(dāng)?shù)睦η€。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，治療計(jì)算機(jī)190基于專業(yè)醫(yī)師的輸入而計(jì)算拉力曲線和治療角度曲線。治療計(jì)算機(jī)190確定是否開啟椎骨的差異性重新對(duì)準(zhǔn)(步驟870)。如果DRV開啟，那么治療計(jì)算機(jī)考慮治療DRV的哪個(gè)部分將會(huì)出現(xiàn)(步驟872)，哪種差異性類別、通過什么(Θ DRV)(步驟874)以及哪個(gè)過渡進(jìn)程(步驟876)將用于計(jì)算。一旦DRV的選項(xiàng)870/872/874/876得以評(píng)估，治療計(jì)算機(jī)190計(jì)算并且執(zhí)行拉力和治療角度曲線(步驟880)。在步驟870，如果DRV并不開啟，那么治療計(jì)算機(jī)190前進(jìn)至僅僅計(jì)算并且執(zhí)行拉力曲線(步驟880)。以上出于說明和描述的目的呈現(xiàn)了本發(fā)明的特定示例性實(shí)施例。但是其并非窮盡性的，或者要把本發(fā)明限制于所公開的精確形式，顯然，在上述教導(dǎo)的啟示下可以進(jìn)行許多修改和變化。示例性實(shí)施例的選擇和描述是為了解釋本發(fā)明的特定原理和它們的實(shí)際應(yīng)用，從而使本領(lǐng)域的其他技術(shù)人員獲得并利用本發(fā)明的各個(gè)示例性實(shí)施例和它們的各種替換和修改。本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求及其等效形式限定。
權(quán)利要求
1.一種拉力設(shè)備，包括: 患者定位裝置，所述患者定位裝置用于不斷循環(huán)地對(duì)患者脊柱的目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)； 拉力產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)器，所述拉力產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)器用于將患者脊柱置于拉力中； 定位裝置，所述定位裝置用于將拉力產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)器相對(duì)于患者脊柱的目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行定位； 患者接口設(shè)備，所述患者接口設(shè)備連接拉力產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)器與患者脊柱；以及 控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)具有對(duì)于應(yīng)用于患者脊柱的合成拉力向量的反饋； 所述控制系統(tǒng)在對(duì)患者脊柱施加治療拉力級(jí)別時(shí)允許對(duì)拉力產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)器位置和患者位置的其中之一或者兩者進(jìn)行調(diào)節(jié)； 其中，所述拉力設(shè)備對(duì)合成拉力向量角度進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，從而在拉力產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)器位置或患者位置的調(diào)節(jié)期間使得合成拉力向量大小保持理想恒定，減小由于合成拉力向量大小的改變誘發(fā)脊柱椎旁肌肉收縮的風(fēng)險(xiǎn)并促進(jìn)脊柱節(jié)段的屈曲。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拉力設(shè)備，其中所述患者定位裝置包括床體，其中所述床體包含被識(shí)別為對(duì)準(zhǔn)區(qū)域的床體區(qū)域，所述患者脊柱的目標(biāo)區(qū)域應(yīng)該定位在所述對(duì)準(zhǔn)區(qū)域上方。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的拉力設(shè)備，其中所述床體具有物理移動(dòng)所述床體各部分位置的裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拉力設(shè)備，其中所述拉力產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)器包括通過旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生扭矩的機(jī)電設(shè)備。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的拉力設(shè)備，其中拉力產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)器包括增大或減小產(chǎn)生的扭矩的裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的拉力設(shè)備，其中所述定位裝置包括實(shí)現(xiàn)所述相對(duì)于所述患者脊柱的目標(biāo)區(qū)域的拉力產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)器的高度增大和減小的裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拉力設(shè)備，其中所述患者接口設(shè)備包括連接至患者固定帶的減壓帶，所述減壓帶的一個(gè)端部與所述拉力產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)器的轉(zhuǎn)子連接，以及所述減壓帶的另一端部與患者固定帶連接，所述患者固定帶包裹所述患者脊柱的一部分。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的拉力設(shè)備，其中所述患者接口設(shè)備將由所述拉力產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生的扭矩轉(zhuǎn)移至所述患者脊柱。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的拉力設(shè)備，其中所述控制系統(tǒng)包括設(shè)置、產(chǎn)生并保持理想恒定合成拉力向量大小的裝置，在治療過程中，合成拉力向量角度或者相對(duì)于所述裝置上一個(gè)位置的患者脊柱目標(biāo)區(qū)域位置進(jìn)行調(diào)節(jié)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的拉力設(shè)備，其中所述控制系統(tǒng)包括在治療過程中在單一時(shí)機(jī)調(diào)節(jié)合成拉力向量角度的裝置，允許患者脊柱中合成拉力向量大小的集中區(qū)域的改變。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的拉力設(shè)備，其中所述控制系統(tǒng)包括在治療過程中在多個(gè)時(shí)機(jī)調(diào)節(jié)合成拉力向量角度的裝置，允許患者脊柱中合成拉力向量大小的集中區(qū)域的一系列改變。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的拉力設(shè)備，其中所述控制系統(tǒng)包括在治療過程中在多個(gè)時(shí)機(jī)調(diào)節(jié)合成拉力向量角度的裝置，角度改變的大小受到限制，從而使得椎骨或脊柱的特定區(qū)域并不改變，椎骨部分地屈曲或旋轉(zhuǎn)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的拉力設(shè)備，其中所述控制系統(tǒng)包括在治療過程中在多個(gè)時(shí)機(jī)調(diào)節(jié)合成拉力向量角度的裝置，角度改變的大小受到限制，從而使得脊柱或脊柱的特定區(qū)域并不改變，脊柱在預(yù)設(shè)治療角度或合成拉力向量角度的上方和下方部分地屈曲或旋轉(zhuǎn)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的拉力設(shè)備，其中在保持合成治療向量大小理想恒定的同時(shí)，椎骨在預(yù)設(shè)治療角度或合成拉力向量大小的上方和下方的屈曲促進(jìn)了涉及椎間盤再次水合的機(jī)械機(jī)制，同時(shí)減小了由于合成拉力向量大小的改變而誘發(fā)脊柱椎旁肌肉收縮相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)。
15.根據(jù)權(quán)利要求6所述的拉力設(shè)備，其中所述控制系統(tǒng)包括顯示器或用于將合成拉力向量角度和大小傳達(dá)至用戶或?qū)I(yè)醫(yī)師的裝置。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的拉力設(shè)備,其中所述控制系統(tǒng)基于相對(duì)于脊柱模型的所述位置的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算以及數(shù)學(xué)和醫(yī)學(xué)假設(shè)指示合成拉力集中的脊柱的區(qū)域。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的拉力設(shè)備，其中所述控制系統(tǒng)基于理想脊柱模型計(jì)算合成拉力集中的脊柱的區(qū)域，所述理想脊柱模型是通過臨床引用的脊柱形態(tài)研究獲得的。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的拉力設(shè)備，其中所述控制系統(tǒng)能夠在脊柱減壓治療過程中使得合成拉力向量大小進(jìn)行循環(huán)，所述控制系統(tǒng)在合成拉力向量大小轉(zhuǎn)變過程中保持合成拉力向量 角度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在拉力下對(duì)脊柱進(jìn)行差異性重新對(duì)準(zhǔn)的系統(tǒng)。具體地，提供一種拉力設(shè)備，包括患者定位裝置；拉力產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)器；定位裝置；患者接口設(shè)備；以及控制系統(tǒng)。所述控制系統(tǒng)具有對(duì)于應(yīng)用于患者脊柱的合成拉力向量的反饋；在對(duì)患者脊柱施加治療拉力級(jí)別時(shí)允許對(duì)拉力產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)器位置和患者位置的其中之一或者兩者進(jìn)行調(diào)節(jié)；所述拉力設(shè)備對(duì)合成拉力向量角度進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，從而在拉力產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)器位置或患者位置的調(diào)節(jié)期間使得合成拉力向量大小保持理想恒定，減小由于合成拉力向量大小的改變誘發(fā)脊柱椎旁肌肉收縮的風(fēng)險(xiǎn)并促進(jìn)脊柱節(jié)段的屈曲。
文檔編號(hào)A61H1/00GK103156716SQ20111041535
公開日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2011年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月13日
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